CN108100877B - 基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置及方法 - Google Patents

基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及装配式建筑技术领域，公开了一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置及方法，该装置包括：基准站、流动站、测长传感器、定位基站、定位标签、移动终端、塔吊起重机、变幅小车和吊钩，所述定位标签设置在预制构件上，并通过定位所述定位基站进行定位，所述基准站固定设置在预设坐标点，所述移动终端设置在塔吊起重机的驾驶室内，所述变幅小车设置于塔吊起重机的吊臂上，所述流动站设置于所述变幅小车上，并随变幅小车同步运动，所述测长传感器用于测量吊钩与变幅小车之间的高程差值，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率。

Description

基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置及方法
技术领域
本发明涉及装配式建筑技术领域，尤其涉及一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置及方法。
背景技术
装配式建筑作为新兴的建筑方式，就像造汽车一样地造房子，具体是指现在预制生产厂家生产好预制构件，然后运输到施工现场进行装配。
物联网技术是指将任何物品与互联网连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术，这种技术包含BIM技术和RFID技术。BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）是一项应用于建筑全生命周期的数字化技术，以一个贯穿其生命周期都可通用的数据格式，创建、收集、共享和传递该建筑所有相关的信息并建立起信息协调的信息化模型作为项目决策的基础和共享信息的资源。RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别）是一种不需识别系统与特定目标之间建立光学或机械接触就能通过无线电讯号识别特定目标并读写相关信息的无线电波通信技术。北斗定位技术是基于北斗卫星导航系统对空间物体进行实时定位的先进技术。其中，北斗卫星导航系统是中国独立实施并已经投入使用的全球卫星导航系统，致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，包括开放服务和授权服务两种方式。开放服务是向全球免费提供定位、测速和授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。授权服务是为有高精度、高可靠卫星导航需求的用户，提供定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
目前，BIM技术和RFID技术在装配式建筑建设管理领域已开始应用，但效率低下，主要面临着预制构件生产、运输和吊装全过程实时信息缺乏可视化共享平台、信息在各利益相关者之间的传递缺乏时效性、预制构件吊装过程缺乏高精准性的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置及方法，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置，包括：基准站、流动站、测长传感器、定位基站、定位标签、移动终端、塔吊起重机、变幅小车和吊钩，所述定位标签设置在预制构件上，并通过定位所述定位基站进行定位，所述基准站固定设置在预设坐标点，所述移动终端设置在塔吊起重机的驾驶室内，所述变幅小车设置于塔吊起重机的吊臂上，所述流动站设置于所述变幅小车上，并随变幅小车同步运动，所述测长传感器用于测量吊钩与变幅小车之间的高程差值。
可选地，所述预制构件上还设置有RFID标签，所述RFID标签上存储有所述预制构件的建筑信息。
可选地，所述建筑信息包括：生产厂家、生产日期、产品质量检查信息和吊装信息。
可选地，所述预制构件上还设置有金属保护壳，所述金属保护壳内形成一容置所述RFID标签的纸腔，所述金属保护壳通过卡扣式结构与预制构件扣合，所述卡扣式结构包括卡扣和卡孔。
可选地，所述定位标签为超宽带UWB定位标签，所述定位基站为UWB定位基站。
可选地，还包括：数据处理系统和应用服务系统，所述移动终端通过无线通讯网络与所述数据处理系统、应用服务系统相互连接。
可选地，所述基准站和流动站内皆设置有：卫星定位装置、天线、倾角传感器、电子罗盘、电源、数据处理模块、存储模块、数据交换模块、通讯模块和控制器。
作为本发明的另一方面，提供的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，包括：
通过定位标签和定位基站获取预制构件的实时位置；
当所述预制构件到达预设的装配位置时，通过塔吊起重机吊装所述预制构件；所述塔吊起重机的吊臂上设置有变幅小车；
通过测长传感器获取塔吊起重机的吊钩与所述变幅小车的高程差值；
根据所述高程差值计算所述预制构件的空间坐标。
可选地，所述预制构件上还设置有RFID标签，所述RFID标签上存储有所述预制构件的建筑信息，通过RFID阅读器将所述建筑信息上传至BIM可视化中央数据库。
可选地，所述当所述预制构件到达预设的装配位置时，通过塔吊起重机吊装所述预制构件包括：
通过RFID阅读器获取所述预制构件的建筑信息，与目标构件信息相比较，确认所述预制构件为目标构件；
获取所述建筑信息中的吊装信息，并通过塔吊起重机吊装所述预制构件。
本发明提出的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置及方法，该装置包括：基准站、流动站、测长传感器、定位基站、定位标签、移动终端、塔吊起重机、变幅小车和吊钩，所述定位标签设置在预制构件上，并通过定位所述定位基站进行定位，所述基准站固定设置在预设坐标点，所述移动终端设置在塔吊起重机的驾驶室内，所述变幅小车设置于塔吊起重机的吊臂上，所述流动站设置于所述变幅小车上，并随变幅小车同步运动，所述测长传感器用于测量吊钩与变幅小车之间的高程差值，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的RFID标签保护结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的再一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法流程图；
图4为图3中步骤S20的方法流程图。
其中，图2的附图标记为，1-RFID标签，2-金属保护壳，3-卡孔，4-卡扣。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。
实施例一
如图1所示，在本实施例中，一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置，包括：基准站、流动站、测长传感器、定位基站、定位标签、移动终端、塔吊起重机、变幅小车和吊钩，所述定位标签设置在预制构件上，并通过定位所述定位基站进行定位，所述基准站固定设置在预设坐标点，所述移动终端设置在塔吊起重机的驾驶室内，所述变幅小车设置于塔吊起重机的吊臂上，所述流动站设置于所述变幅小车上，并随变幅小车同步运动，所述测长传感器用于测量吊钩与变幅小车之间的高程差值。
在本实施例中，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率。
在本实施例中，建筑系统采用BIM技术，在服务器端设置有BIM可视化中央数据库，在数据库中为每个预制构件建立基本建筑信息，并将每个预制构件的基本信息写入与各预制构件相对应的RFID标签中，在预制构件的生产过程中，将RFID标签捆绑在预制构件上，每个预制构件拥有唯一的RFID标签。
在本实施例中，所述预制构件上还设置有RFID标签，所述RFID标签上存储有所述预制构件的建筑信息。
在本实施例中，所述建筑信息包括：生产厂家、生产日期、产品质量检查信息和吊装信息。
在本实施例中，利用RFID阅读器输入建筑信息到RFID标签，并通过移动终端将建筑信息上传至BIM可视化中央数据库；当预制构件生产完成后，运输工人读取RFID标签中的信息，核对构建与配送单是否一致，若一致，则进行配送；BIM可视化中央数据库将合理规划预制构件的运输顺序，生成运输线路，在运输车辆上安装北斗定位系统，通过无线网络与BIM可视化中央数据库连接，可以实时获取运输车辆和预制构件的位置信息。预制构件进入施工现场时，通过RFID阅读器快速识别并读写进入施工现场的预制构件。
在本实施例中，运用BIM技术，可以实时读取预制构件全生命周期的信息，并以可视化的方式集成于建筑信息模型中，便于各利益相关者实时管理和决策。本实施例中还通过北斗定位技术和测长传感器相结合实现预制构件的精准定位和精准吊装。
如图2所示，在本实施例中，所述预制构件上还设置有金属保护壳2，所述金属保护壳2内形成一容置所述RFID标签1的纸腔，所述金属保护壳通过卡扣式结构与预制构件扣合，所述卡扣式结构包括卡扣4和卡孔3。
在本实施例中，一个RFID标签1配备一个耐腐蚀性卡扣式金属保护壳2，每一个耐腐蚀性卡扣式金属保护壳2两端分别拥有一个卡孔3，每一RFID标签1的固定需要两个卡扣4。在预制构件生产过程中，将RFID标签1放置于耐腐蚀性卡扣式金属保护壳2的纸腔中，将两个卡扣4分别穿过两个卡孔3将放置有RFID标签1的耐腐蚀性卡扣式金属保护壳2固定在近保护层相邻的两根钢筋上，随混凝土的浇筑永久埋设于预制构件内部。
作为另一种实施例，所示金属保护壳可以替换为塑料盒。
在本实施例中，所述定位标签为超宽带UWB定位标签，所述定位基站为UWB定位基站。
在本实施例中，还包括：数据处理系统和应用服务系统，所述移动终端通过无线通讯网络与所述数据处理系统、应用服务系统相互连接。
在本实施例中，所述基准站和流动站内皆设置有：卫星定位装置、天线、倾角传感器、电子罗盘、电源、数据处理模块、存储模块、数据交换模块、通讯模块和控制器。
实施例二
如图3所示，在本实施例中，一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，包括：
S10、通过定位标签和定位基站获取预制构件的实时位置；
S20、当所述预制构件到达预设的装配位置时，通过塔吊起重机吊装所述预制构件；所述塔吊起重机的吊臂上设置有变幅小车；
S30、通过测长传感器获取塔吊起重机的吊钩与所述变幅小车的高程差值；
S40、根据所述高程差值计算所述预制构件的空间坐标。
在本实施例中，通过定位技术实现预制构件的精准定位和精准吊装，提高了生产效率。
在本实施例中，建筑系统采用BIM技术，在服务器端设置有BIM可视化中央数据库，在数据库中为每个预制构件建立基本建筑信息，并将每个预制构件的基本信息写入与各预制构件相对应的RFID标签中，在预制构件的生产过程中，将RFID标签捆绑在预制构件上，每个预制构件拥有唯一的RFID标签。
在本实施例中，所述预制构件上还设置有RFID标签，所述RFID标签上存储有所述预制构件的建筑信息，通过RFID阅读器将所述建筑信息上传至BIM可视化中央数据库。
在本实施例中，所述建筑信息包括：生产厂家、生产日期、产品质量检查信息和吊装信息。
在本实施例中，利用RFID阅读器输入建筑信息到RFID标签，并通过移动终端将建筑信息上传至BIM可视化中央数据库；当预制构件生产完成后，运输工人读取RFID标签中的信息，核对构建与配送单是否一致，若一致，则进行配送；BIM可视化中央数据库将合理规划预制构件的运输顺序，生成运输线路，在运输车辆上安装北斗定位系统，通过无线网络与BIM可视化中央数据库连接，可以实时获取运输车辆和预制构件的位置信息。预制构件进入施工现场时，通过RFID阅读器快速识别并读写进入施工现场的预制构件。
在本实施例中，运用BIM技术，可以实时读取预制构件全生命周期的信息，并以可视化的方式集成于建筑信息模型中，便于各利益相关者实时管理和决策。本实施例中还通过北斗定位技术和测长传感器相结合实现预制构件的精准定位和精准吊装。
如图4所示，在本实施例中，所述步骤S20包括：
S21、通过RFID阅读器获取所述预制构件的建筑信息，与目标构件信息相比较，确认所述预制构件为目标构件；
S22、获取所述建筑信息中的吊装信息，并通过塔吊起重机吊装所述预制构件。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，其特征在于，应用于基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装装置，该装置包括：基准站、流动站、测长传感器、定位基站、定位标签、移动终端、塔吊起重机、变幅小车和吊钩，所述定位标签设置在预制构件上，并通过定位所述定位基站进行定位，所述基准站固定设置在预设坐标点，所述移动终端设置在塔吊起重机的驾驶室内，所述变幅小车设置于塔吊起重机的吊臂上，所述流动站设置于所述变幅小车上，并随变幅小车同步运动，所述测长传感器用于测量吊钩与变幅小车之间的高程差值；所述预制构件上还设置有RFID标签，所述RFID标签上存储有所述预制构件的建筑信息；
所述基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，包括：
通过定位标签和定位基站获取预制构件的实时位置；
当所述预制构件到达预设的装配位置时，通过塔吊起重机吊装所述预制构件；所述塔吊起重机的吊臂上设置有变幅小车；
通过测长传感器获取塔吊起重机的吊钩与所述变幅小车的高程差值；
根据所述高程差值计算所述预制构件的空间坐标；
所述预制构件上还设置有RFID标签，所述RFID标签上存储有所述预制构件的建筑信息，通过RFID阅读器将所述建筑信息上传至BIM可视化中央数据库；
利用RFID阅读器输入建筑信息到RFID标签，并通过移动终端将建筑信息上传至BIM可视化中央数据库；当预制构件生产完成后，运输工人读取RFID标签中的信息，核对构建与配送单是否一致，若一致，则进行配送；BIM可视化中央数据库将合理规划预制构件的运输顺序，生成运输线路，在运输车辆上安装北斗定位系统，通过无线网络与BIM可视化中央数据库连接，实时获取运输车辆和预制构件的位置信息；预制构件进入施工现场时，通过RFID阅读器快速识别并读写进入施工现场的预制构件。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，其特征在于，所述建筑信息包括：生产厂家、生产日期、产品质量检查信息和吊装信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，其特征在于，所述预制构件上还设置有金属保护壳，所述金属保护壳内形成一容置所述RFID标签的纸腔，所述金属保护壳通过卡扣式结构与预制构件扣合，所述卡扣式结构包括卡扣和卡孔。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，其特征在于，所述定位标签为超宽带UWB定位标签，所述定位基站为UWB定位基站。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，其特征在于，还包括：数据处理系统和应用服务系统，所述移动终端通过无线通讯网络与所述数据处理系统、应用服务系统相互连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，其特征在于，所述基准站和流动站内皆设置有：卫星定位装置、天线、倾角传感器、电子罗盘、电源、数据处理模块、存储模块、数据交换模块、通讯模块和控制器。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网与北斗定位技术的预制构件吊装方法，其特征在于，所述当所述预制构件到达预设的装配位置时，通过塔吊起重机吊装所述预制构件包括：通过RFID阅读器获取所述预制构件的建筑信息，与目标构件信息相比较，确认所述预制构件为目标构件；
获取所述建筑信息中的吊装信息，并通过塔吊起重机吊装所述预制构件。
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